EA001581B1

EA001581B1 - Laser distance meter

Info

Publication number: EA001581B1
Application number: EA199900929A
Authority: EA
Inventors: Григорий Иванович Поздняков; Виктор Петрович Хюппенен; Александр Порфирьевич Чуваев; Валерий Анатольевич Городов; Федор Васильевич Кубарко
Original assignee: Открытое Акционерное Общество "Пеленг" (Ао "Пеленг")
Priority date: 1999-10-20
Filing date: 1999-10-20
Publication date: 2001-06-25
Also published as: EA199900929A1

Abstract

A laser distance meter, comprising successively located and optically coupled laser, a transmitting optical system, comprising a device for lessening divergence of the laser radiation, forming a transmitting channel, successively arranged and optically coupled an objective lens, a device for observing an image in a focal plane of the objective lens and an aiming mark and a photo receiving device, forming a sighting/receiving channel, a device for checking parallelism of the optical axes of the transmitting and sighting/receiving channels and a 3-strip prism mounted within the exit pupil of the transmitting channel and the entrance pupil of the sighting channel, characterized in that at the entrance of the transmitting optical system there are mounted successively on one optical axis, parallel to the laser optical axis, and built into a common housing with the laser a collimator of visible light beam, a device for changing an angle position of the collimator axis, and also parallel to each other first and second reflectors mounted at an angle to the collimator optical axis, wherein the second reflector is a spectrodivider and positioned at the point of crossing of the laser and collimator optical axes.

Description

Изобретение относится к области оптикоэлектронного приборостроения, а более конкретно к импульсным лазерным дальномерам.The invention relates to the field of optoelectronic instrumentation, and more particularly to pulsed laser rangefinders.

Известен лазерный дальномер [1], содержащий визирный канал, передающий и приемный канал, при этом визирный, приемный и передающий каналы имеют параллельные оптические оси.Known laser range finder [1], containing a sighting channel, a transmitting and receiving channel, while the sighting, receiving and transmitting channels have parallel optical axes.

Недостатком его является низкая точность определения дальности из-за невозможности оперативного контроля параллельности осей визирного и передающего каналов в процессе эксплуатации дальномера.Its disadvantage is the low accuracy of determining the range due to the impossibility of operational monitoring of the parallelism of the axes of the sighting and transmitting channels during the operation of the range finder.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является лазерный дальномер с приспособлением для юстировки [2], содержащий передающий канал, включающий последовательно установленные и оптически сопряженные лазер, передающую оптическую систему, включающую устройство для уменьшения расходимости излучения лазера, а также визирный канал, включающий последовательно установленные и оптически сопряженные объектив, устройство для наблюдения изображения в фокальной плоскости объектива и прицельной марки, в частности прицельную сетку и окуляр, приемный канал, включающий фотоприемное устройство, оптически сопряженное с объективом, и устройство для контроля параллельности оптических осей передающего и визирного каналов, включающее ретровозвращатель, установленный в пределах выходного зрачка передающего канала и входного зрачка визирного канала. Контроль параллельности осей осуществляется при введении ретровозвращателя, в данном случае трехгранной призмы-крыши, в пределы выходного зрачка передающего канала и входного зрачка визирного канала путем наблюдения в визире местоположения возвращенного луча относительно прицельной марки.The closest in technical essence to the present invention is a laser rangefinder with an adjustment device [2], comprising a transmitting channel, including a sequentially mounted and optically conjugated laser, a transmitting optical system, including a device to reduce the divergence of laser radiation, and a sighting channel, including sequentially mounted and optically conjugated lens, device for observing the image in the focal plane of the lens and reticle, in particular ritselnuyu grid and the eyepiece, a receiving channel comprising a photodetector optically coupled with the lens, and a device for monitoring the parallelism of the optical axes of the transmitting and the sighting channel comprising retrovozvraschatel mounted within the exit pupil of the transmission channel and the entrance pupil of the sighting channel. The parallelism of the axes is controlled by the introduction of a retroreflector, in this case a trihedral roof prism, within the exit pupil of the transmitting channel and the entrance pupil of the sighting channel by observing in the sight the location of the returned beam relative to the aiming mark.

Селекция цели на местности производится в большинстве случаев передающим каналом дальномера с целью облучения излучением лазера только той цели, на которую наведена прицельная марка визирного канала. Точность определения дальности, т. е. то, что дальность измерена именно до выбранной цели или же достоверность определения дальности, в этом случае зависит от параллельности осей визирного и передающего каналов.Selection of a target on the ground is in most cases carried out by the transmitting channel of the rangefinder with the aim of irradiating with laser radiation only that target that has an aiming mark of the sighting channel. The accuracy of determining the range, i.e., that the range is measured exactly to the selected target or the reliability of determining the range, in this case depends on the parallelism of the axes of the sighting and transmitting channels.

Недостатком данного устройства является невысокая точность определения дальности изза невозможности контроля параллельности осей визирного и передающего каналов при несовпадении рабочей длины волны излучения лазера со спектральным диапазоном визирного канала.The disadvantage of this device is the low accuracy of determining the range due to the impossibility of controlling the parallelism of the axes of the sighting and transmitting channels when the working wavelength of the laser radiation does not coincide with the spectral range of the sighting channel.

Задачей изобретения является повышение точности определения дальности до цели при несовпадении рабочей длины волны излучения лазера со спектральным диапазоном визирного канала.The objective of the invention is to increase the accuracy of determining the range to the target when the working wavelength of the laser radiation does not coincide with the spectral range of the target channel.

Это достигается тем, что в лазерный дальномер, содержащий передающий канал, включающий последовательно установленные и оптически сопряженные лазер, передающую оптическую систему, включающую устройство для уменьшения расходимости излучения лазера, а также визирный канал, включающий последовательно установленные и оптически сопряженные объектив, устройство для наблюдения изображения в фокальной плоскости объектива и прицельной марки, приемный канал, включающий фотоприемное устройство, оптически сопряженное с объективом, и устройство для контроля параллельности оптических осей передающего и визирного каналов, включающее ретровозвращатель, установленный в пределах выходного зрачка передающего канала и входного зрачка визирного канала, в передающий канал введены установленные на входе передающей оптической системы последовательно расположенные на одной оптической оси, параллельной оптической оси лазера, и встроенные в общий корпус с лазером коллиматор видимого светового пучка, устройство для изменения углового положения оси коллиматора и установленные под углом к оптической оси коллиматора и параллельно друг другу первый и второй отражатели, причем второй отражатель является спектроделителем и установлен в точке пересечения оптических осей лазера и коллиматора.This is achieved by the fact that in a laser rangefinder containing a transmitting channel, including a series-mounted and optically conjugated laser, a transmitting optical system, including a device to reduce the divergence of laser radiation, as well as a sighting channel, including a series-mounted and optically conjugated lens, an image observation device in the focal plane of the lens and reticle, the receiving channel, including a photodetector optically coupled to the lens, and devices to control the parallelism of the optical axes of the transmitting and sighting channels, including a retroreflector installed within the exit pupil of the transmitting channel and the entrance pupil of the sighting channel, sequentially located on the input of the transmitting optical system located on one optical axis parallel to the optical axis of the laser and integrated the collimator of the visible light beam, a device for changing the angular position of the axis of the collimator and mounted at an angle in a common housing with a laser m to the optical axis of the collimator and parallel to each other, the first and second reflectors, the second reflector being a spectrometer and installed at the intersection of the optical axes of the laser and the collimator.

В частности, визирный канал может быть визуальным или же телевизионным. В визуальном канале устройством для наблюдения изображения в фокальной плоскости объектива и прицельной марки являются прицельная сетка с прицельной маркой и окуляр. В случае телевизионного визирного канала устройством для наблюдения изображения в фокальной плоскости объектива и прицельной марки являются ПЗС-матрица, сопряженная с телевизионным монитором с прицельной маркой на его экране.In particular, the sighting channel can be visual or television. In the visual channel, the device for observing the image in the focal plane of the lens and the reticle is an reticle with an reticle and an eyepiece. In the case of a television sighting channel, the device for observing the image in the focal plane of the lens and the aiming mark is a CCD matrix coupled to the television monitor with the aiming mark on its screen.

Таким образом, коллиматор видимого светового пучка имитирует лазер в процессе контроля параллельности осей передающего и визирного каналов и позволяет наблюдать через визирный канал положение оси коллиматора, т.е. марки сетки коллиматора. Устройство для изменения углового положения оси коллиматора, например оптические клинья, имеющие возможность разворота вокруг оптической оси коллиматора, служит для установки параллельности оптических осей коллиматора и лазера при изготовлении прибора. Коллиматор, устройство для изменения углового положения оси коллиматора, например оптические клинья, первый и второй отражатели встроены в общий жесткий корпус с лазером. Это позволяет свести к минимуму возможное рассогласование параллельности осей лазера и коллиматора во всех условиях эксплуатации. Кроме этого, поскольку коллиматор, устройство для изменения углового положения оси коллиматора, например, оптические клинья, первый и второй отражатели установлены перед устройством для уменьшения расходимости излучения лазера, в частности телескопом передающей оптической системы, то этот телескоп выполняет еще и новую функцию уменьшает в несколько раз (соответственно кратности увеличения телескопа) даже возможное малое рассогласование параллельности осей коллиматора и лазера.Thus, the collimator of the visible light beam simulates a laser in the process of controlling the parallelism of the axes of the transmitting and sighting channels and allows observing the position of the collimator axis through the sighting channel, i.e. collimator mesh marks. A device for changing the angular position of the axis of the collimator, for example, optical wedges that can be rotated around the optical axis of the collimator, serves to set the parallelism of the optical axes of the collimator and the laser in the manufacture of the device. The collimator, a device for changing the angular position of the axis of the collimator, for example optical wedges, the first and second reflectors are built into a common rigid body with a laser. This minimizes the possible mismatch of the parallelism of the laser and collimator axes in all operating conditions. In addition, since the collimator, a device for changing the angular position of the collimator axis, for example, optical wedges, the first and second reflectors are installed in front of the device to reduce the divergence of the laser radiation, in particular, the telescope of the transmitting optical system, this telescope also performs a new function by several times (according to the magnification factor of the telescope) even a possible small mismatch of the parallelism of the axes of the collimator and the laser.

Такое выполнение устройства выверки позволяет свести практически к нулю во всех условиях эксплуатации вероятность рассогласования оптической оси коллиматора от оптической оси передающего канала и позволяет, наблюдая через визирный канал, оперативно производить контроль параллельности осей передающего и визирного каналов, в том числе и в случае несовпадения длины волны излучения лазера со спектральным диапазоном визирного канала без каких-либо дополнительных внешних устройств, преобразующих спектр излучения, типа ЭОП.Such an arrangement of the alignment device makes it possible to reduce to almost zero in all operating conditions the probability of a mismatch between the optical axis of the collimator and the optical axis of the transmitting channel and allows, through the sighting channel, to quickly monitor the parallelism of the axes of the transmitting and sighting channels, including in the case of mismatch of the wavelength laser radiation with a spectral range of the target channel without any additional external devices that convert the radiation spectrum, such as an image intensifier tube.

Сущность изобретения поясняется чертежом. На чертеже изображена оптическая схема предлагаемого лазерного дальномера. Дальномер имеет передающий канал, включающий расположенные в жестком корпусе 1 лазер 2, коллиматор 3, оптические клинья 4, предназначенные для установки параллельности оптической оси коллиматора 3 оптической оси лазера 2, двух параллельных зеркал 5 и 6, из которых второе зеркало 6 является спектроделительным, и расположенную на одной оптической оси передающую оптическую систему, включающую устройство 7 для уменьшения расходимости излучения, например телескоп и оптические клинья 8 для изменения направления оптической оси передающего канала. Ретровозвращатель 9, в частности трехгранная призма-крыша, в режиме контроля параллельности осей передающего и визирного каналов частично перекрывает выходной зрачок передающего и входной зрачок визирного каналов. Визирно-приемный канал дальномера содержит оптически сопряженные объектив 10, спектроделительную призму-куб 11, прицельную сетку 12, окуляр 13. Фотоприемное устройство 14 оптически сопряжено с объективом 10 посредством призмы-куба 11.The invention is illustrated in the drawing. The drawing shows an optical diagram of the proposed laser rangefinder. The range finder has a transmitting channel, including a laser 2 located in the rigid housing 1, a collimator 3, optical wedges 4, designed to set the optical axis of the collimator 3 of the optical axis of the laser 2 parallel, two parallel mirrors 5 and 6, of which the second mirror 6 is a spectrometer, and a transmitting optical system located on one optical axis, including a device 7 for reducing the divergence of radiation, for example, a telescope and optical wedges 8 for changing the direction of the optical axis of the transmitting channel. The retroreflector 9, in particular the trihedral prism-roof, in the mode of controlling the parallelism of the axes of the transmitting and sighting channels partially overlaps the exit pupil of the transmitting and entrance pupil of the sighting channels. The sighting and receiving channel of the range finder contains optically coupled lens 10, a spectro-dividing prism-cube 11, an aiming net 12, an eyepiece 13. The photodetector 14 is optically coupled to the lens 10 by means of a prism-cube 11.

Предложенный дальномер в режиме контроля параллельности осей передающего и визирного каналов работает следующим образом. Видимое излучение коллиматора 3 проходит через оптические клинья 4, отражается от пары 5 и 6 параллельных зеркал, где после отражения от спектроделительного зеркала 6 оптическая ось излучения коллиматора 3 оказывается совмещенной с оптической осью лазера 2. Далее излучение проходит телескоп 7, оптические клинья 8, вращением которых можно изменять направление одновременно лучей коллиматора 3 и лазера 2. С помощью трехгранной призмыкрыши 9, которая для контроля параллельности оптических осей передающего и визирного каналов вдвигается в область выходного зрачка передающего и входного зрачка визирного каналов и частично их перекрывает, излучение коллиматора 3 вводится в визир и фокусируется объективом 10 на прицельной сетке 12. Через окуляр 13 визуально наблюдают положение изображения марки сетки коллиматора 3 относительно прицельной марки прицельной сетки 12. В случае несовпадения марки сетки коллиматора 3 и прицельной марки прицельной сетки 12, их совмещают, вращая оптические клинья 8 вокруг оптической оси, тем самым устанавливая параллельность оптических осей передающего и визирного каналов.The proposed range finder in the mode of controlling the parallelism of the axes of the transmitting and sighting channels works as follows. The visible radiation of the collimator 3 passes through the optical wedges 4, is reflected from a pair of 5 and 6 parallel mirrors, where after reflection from the spectrodividing mirror 6, the optical axis of the radiation of the collimator 3 is combined with the optical axis of the laser 2. Further, the radiation passes through the telescope 7, the optical wedges 8, by rotation which can be used to simultaneously change the direction of the beams of the collimator 3 and laser 2. Using a trihedral prism cover 9, which is moved into the region to control the parallelism of the optical axes of the transmitting and sighting channels l exit pupil of the transmitting and entrance pupil of the target channels and partially blocks them, the radiation of the collimator 3 is introduced into the sight and focused by the lens 10 on the reticle 12. Through the eyepiece 13, the image position of the grid mark of the collimator 3 is visually observed relative to the reticle of the reticle 12. In case of mismatch the marks of the collimator 3 and the reticle of the reticle 12, they are combined by rotating the optical wedges 8 around the optical axis, thereby establishing the parallelism of the optical axes of the transmitter and the vis different channels.

Такое выполнение передающего канала дальномера позволяет оперативно производить через визирный канал контроль параллельности оптических осей передающего и визирного каналов, в том числе и в случае несовпадения длины волны излучения лазера со спектральным диапазоном визирного канала, причем в любой момент эксплуатации прибора и непосредственно перед измерением дальности, тем самым повышая точность определения дальности до выбранной цели. Это придает дальномеру, как боевому прибору, тактическое преимущество, т.к. увеличивает вероятность поражения цели с первого выстрела.This embodiment of the transmitting channel of the rangefinder allows you to quickly perform control over the optical axis parallelism of the optical axes of the transmitting and sighting channels through the sighting channel, including in case of a mismatch between the laser radiation wavelength and the spectral range of the sighting channel, and at any time during operation of the device and immediately before measuring the range, thereby increasing the accuracy of determining the range to the selected target. This gives the rangefinder, as a combat device, a tactical advantage, because increases the probability of hitting a target from the first shot.

Использованные источники информации:Sources of information used:

1. ФРГ № 3038894, С 01 8 7/481. Germany No. 3038894, C 01 8 7/48

2. ФРГ № 2536878, С 01 8 7/48 - прототип2. Germany No. 2536878, C 01 8 7/48 - prototype

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯCLAIM

Claims

A laser range finder comprising a series-mounted and optically conjugated laser, a transmitting optical system, including a device for reducing the divergence of laser radiation, forming a transmitting channel, series-mounted and optically conjugate lenses, a device for observing an image in the focal plane of the lens and reticle, and a photodetector forming sighting and receiving channel, a device for controlling the parallelism of the optical axes of the transmitting and sighting and receiving channels and p a retroreflector installed within the exit pupil of the transmitting channel and the entrance pupil of the sighting channel, characterized in that at the input of the transmitting optical system are installed sequentially located on one optical axis parallel to the optical axis of the laser, and a collimator of the visible light beam integrated in the common housing with the laser, device for changing the angular position of the collimator axis, as well as the first and second reflectors installed at an angle to the optical axis of the collimator and parallel to each other, The second reflector is a spectrometer and is installed at the intersection of the optical axes of the laser and the collimator.